Potential savings of resources and greenhouse gas emissions from waste management: a case study of Spain in a global economy

Abstract

Nuestras sociedades necesitan soluciones para reducir el consumo de recursos, así como de gases de efecto invernadero (GHG en inglés). La identificación de los residuos como un recurso valioso puede ayudar a reducir el consumo de recursos y en consecuencia las emisiones de GHG. Por lo tanto, el enfoque ha sido originalmente puesto en la recuperación y el reciclaje. Sin embargo, los gestores de residuos y los investigadores han destacado la reciente importancia de los residuos comercializados en mercados globales. Esta perspectiva global podría afectar los ahorros de emisiones de GHG atribuidas al reciclaje. Por lo tanto, el objetivo de esta tesis es en primer lugar calcular y evaluar las emisiones de GHG de la gestión en España de los residuos sólidos municipales (MSW, en inglés). En segundo lugar un enfoque especial se pone en las emisiones de GHG del reciclaje teniendo en cuenta el mercado y el comercio internacional, especialmente para los residuos de papel, aluminio y plástico. Una nueva herramienta llamada CO2ZW ®, el análisis de ciclo de vida consecuencial (CLCA en inglés) y el análisis del flujo de materiales (MFA en inglés) se aplicaron para las evaluaciones de GHG y de recursos. La aplicación de la CO2ZW ® para evaluar la gestión de los MSW confirmó que existe un alto potencial para la mitigación del cambio climático en España a través del aumento de la recuperación material junto con la reducción de la eliminación de los vertederos. La aplicación del MFA demostró que existe una considerable acumulación de productos de papel, aluminio y plástico que en los próximos años se convertirá en residuos pero el incremento de la oferta de residuo probablemente será exportado. Por otra parte, bajo el supuesto de que el reciclaje evita la producción de materia prima, se determinó también que el reciclaje evita emisiones de GHG. Sin embargo, los residuos pueden ser reciclados en España o en el extranjero, y el reciclaje puede sustituir la producción mundial o la española. Las emisiones de GHG varían en cada caso. Las producciones mundiales más competitivas de pulpa virgen, aluminio primario y plástico virgen fueron identificadas como los escenarios base bajo el CLCA. Las producciones nacionales españoles fueron evaluados como escenarios alternativos. Los resultados mostraron que los procesos más competitivos generan más emisiones de GHG, ya que son más ineficientes y a menudo se encuentran en países con alto contenido de carbón en su mix eléctrico Por lo tanto, si estos procesos se evitan mediante el reciclaje, más emisiones de GHG son mitigados que si se evitan los procesos españoles. Además, el aumento de la exportación de residuos disminuye los beneficios de GHG en todos los escenarios evaluados con excepción de la exportación de chatarra de aluminio. Los resultados no sólo pueden ayudar a los investigadores para evaluar las emisiones de GHG de la gestión de residuos, pero también pueden ser utilizados por los productores, gestores de residuos y los políticos de residuos para evaluar y proponer la mejor estrategia para reducir el consumo de recursos junto con las emisiones de GHG.

Our societies need solutions to reduce resource consumption as well as greenhouse gas (GHG) emissions. Identifying waste as a valuable resource can help reduce resource consumption and consequently GHG emissions. Therefore, focus has originally been placed on recovery and recycling. However, waste managers and researchers have recently highlighted the importance of wastes traded in global markets. This global perspective could affect the savings of GHG emissions attributed to recycling. Thus, the goal of this thesis is firstly to calculate and evaluate the GHG emissions from municipal solid waste (MSW) management in Spain. Secondly a special focus is put on the GHG emissions of recycling considering the market and the international trade, specifically for waste paper, aluminium old scrap and plastic waste. A new tool called CO2ZW®, consequential life cycle assessment (CLCA) and material flow analysis (MFA) were applied for the GHG and resource assessments. The application of the CO2ZW® to evaluate the MSW management confirmed that there is a high potential for climate change mitigation in Spain through the increase of material recovery along with reducing disposal to landfills. The application of MFA showed that there is a considerable accumulation of paper, aluminium and plastics products which in coming years will become waste but the increase in waste supply will probably be exported. Moreover, under the assumption that recycling avoids raw material production, it was also determined that recycling avoids GHG emissions. However, waste can be recycled in Spain or abroad, and recycling can substituted global or Spanish raw material production. The GHG emissions varied in each case. The most competitive global productions of virgin pulp, primary aluminium and virgin plastic were identified as the base scenarios under CLCA. The Spanish national productions were assessed as alternative scenarios. Results showed that the most competitive processes generate more GHG emissions as they are more inefficient and they are often located in countries with high hard coal content in their electricity mixes. Therefore, if these processes are avoided by recycling, more GHG emissions are mitigated than if the Spanish processes are avoided. In addition, increasing the export of waste decreases the GHG benefits for all scenarios evaluated except for the aluminium old scrap export. The results not only help researchers to evaluate the GHG emissions from waste management but also can be used by producers, waste managers and waste politicians to evaluate and propose the best strategy to reduce the resource consumption and the GHG emissions.